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Fensterdiskriminator TCA 965 B  AUSTRIA





Für die "direkte Einstellung":
Ausgang A = unterhalb Fenster
Ausgang B = oberhalb Fenster
Ausgang C = innerhalb Fenster
Ausgang D = außerhalb Fenster



Damit läßt sich z.B. eine KFZ-Bordspannung überwachen.

Bei der direkten Bestimmung des Fensters liegt die Eingangsspannung über Spannungsteiler R1/R2 an Pin8 des TCA965.
Die obere Grenzspannung wird an pin-6 gemessen (gegen Minus) und mit P1 eingestellt.
Die untere Grenzspannung wird an pin-7 gemessen und mit Trimmer P2 eingestellt.
Soll eine Betriebsspannung überwacht werden, ist der +Input an +Versorgungsspannung zu legen.
z.B. für KFZ-Bordspannungsüberwachung. Das geht mit dieser Schaltung sehr gut. 5. Steuer-, Regel- und Schaltverstärker-Schaltungen
5.1. TCA 965 Zeitgeber 0 .. 18 s mit konstanter Vorlaufzeit von 10 sec.

Technische Daten
Betriebsspannung Us = 20V .. 24V
Betriebsstrom   Is = 60mA
Vorlaufzeit 10s
Zeitimpuls einstellbar 0 .. 18s
Wiederbereitschaftszeit 0,5s

Bauteileliste zu Schaltung Bild 5.1.
1 Fensterdiskriminator IC TCA965
1 Transistor BC307 A
1 Leuchtdiode LD 57
1 Zenerdiode  BZX83 C12
1 Diode BAY45
3 Dioden 1N4148
1 Elko 22uF / 40V                           B41588-C7226-T
1 Schichtkondensator MKH  0,1uF   632560-B1104-J
1 Relais                          SIEMENS V23016-A0006-A101

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5.2. Serienschaltung von mehreren TCA 965
Sind einer Meßgröße mehr als drei Wertebereiche zugeordnet und sollen diese Bereiche angezeigt oder überwacht werden, so eignet sich dafür eine Serienschaltung mehrerer Fensterdiskriminatoren (Bild 5.2.1.).

Bild 5.2.1.



Bild 5.2.2.


2 Fensterdiskriminator IC  TCA965
5 Leuchtdioden LD1 .. LD5  LD30 rot, LD37 gr, LD35 ge



5.3. Frequenzvariabler Multivibrator mit TCA965



Ist Ub=U7-Uein erreicht, wird der ursprüngliche Zustand U13~Us, U3~0s wieder hergestellt und der Kondensator auf UB=U7 aufgeladen.


Dimensionierung


Daten der Schaltung Bild 5.3.1.
fmax= 1kHz für Uein, min = 0,5V
fmin =91Hz fur Uein,max = 4,9V
1 IC TCA 965
1 MKH-Schichtkondensator  0,1uF +/-5% 100V-   SIEMENS  B32560-B1104-J



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5.4. Fensterdiskriminator TCA 965 mit RS Speicherfunktion
Werden die Anschlüsse pin-6 und pin-7 des TCA965 so angeschlossen, daß die Spannung für die untere Fensterkante auf Anschluß püin-6, für die obere

Überschreitet die steigende Spannung Ub nicht die obere Fensterkante U7 so bleibt der Speicherzustand 1=H erhalten.





Bild 5.4.2.


Bild 5.4.3.



1 Fensterdiskriminator IC TCA965
2 Dioden   BAY61

Seite 78 bis Seite 99 noch keine Fehlerkorrektur gemacht

siehe daher
793_c_SIEMENS-x_Ausgabe 1977-78 - Schaltbeispiele § TDA1037 TCA440 TCA965 UAA180 K225 S190 (196 Seiten)_1a.pdf

wenn Sie per e-mail anfragen korrigiere ich es auch sofort ! ! !

Seite 78
5.5. Zufallsgenerator mit TCA 965
Die Schaltung (Bild 5.5.) besteht aus einem Multivibrator und dem Schwellwertschalter mit RS-Speicherfunktion nach 5.4.

Ausgehend von der Referenzspannung am Anschluß 10 werden die Spannungen für die
Anschlüsse 6, 7 und 8 durch den Spannungsteiler R, bis RQ festgelegt.
U6 ist die kleinere, U, die höhere Spannung. U$ liegt in der Mitte.

Die Rückkopplung führt von Anschluß 14 über R5 nach Anschluß B.

Bei genügend hoher Spannung U9 ergibt sich der instabile Betrieb, die Schaltung schwingt.

Die Spannung U9 nimmt exponential ab.

Ist sie so klein, daß die Schwingamplitude nicht mehr die Fensterkanten U6 und U, überschreitet, ergibt sich die Speicherfunktion nach 5.4.

Da die Spannung U$ genau in der Mitte von U6 und U, liegt, ist nicht vorhersagbar, wann der Schwingzug das letzte Mal eine Fensterkante überschreitet.

Wenn die Widerstände Rz und R3 genau den gleichen Wert besitzen, ergibt sich eine Wahrscheinlichkeit von 50%, daß das RS-Flipflop in einer seiner beiden Stellungen stehen bleibt.
Als Anzeige der Ausgänge werden je eine grüne und rote Lumineszenzdiode verwendet.

Bild 5.5.

Bauteileliste zu Schaltung 5.5.

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5.6. RS-Flip-Flop mit einstellbarer S-Triggerschwelle mit TCA 965

Mit einem TCA 965 und wenigen externen Bauteilen läßt sich ein Flip-Flop mit einstellbarer S-Triggerschwelle aufbauen (Bild 5.6.1.).

Die Funktion geht aus dem Impulsdiagramm Bild 5.6.2. hervor.
Der Ausgang kann zwei stabile Zustände einnehmen, die in der Digitaltechnik mit H und L bezeichnet werden.

Die Schaltung besitzt zwei Eingänge;
Triggereingang Anschluß 8 und Reseteingang Anschluß 12.
Der Triggerpegel ist mit dem Potentiometer P einstellbar (Triggerpegel=Us=U,).
Man kann die Schaltung als Grundschaltung ohne Fenster auffassen (Us=U,).

Zum Zeitpunkt t, (siehe Impulsdiagramm Bild 5.6.2.) ist die Eingangsspannung UQ1f1=U$ kleiner als der eingestellte Triggerpegel Us =U,.

Der Reseteingang liegt konstant auf H-Potential (+US) und Ausgang Anschluß 14 ist gesperrt.

Er beeinflußt damit den Spannungsteiler R,/P nicht.
Der Ausgang Ua „S=U2 nimmt den L-Zustand (Os) ein. Dieser Zustand bleibt solange bestehen, bis die Eingangsspannung UQ1~ =U$ den Triggerpegel Us=U, erreicht.

In diesem Moment geht der Ausgang UZ vom Linden H-Zustand über.
Ausgang (Anschluß 14) verhält sich umgekehrt, Übergang von H nach L.

Us„ liegt nun auf L-Potential (OS ). Dies bewirkt, daß der Ausgang UZ auf H-Potential bleibt, auch wenn die Eingangsspannung Uein=Us unter den ursprünglichen Wert Us„ sinkt.

Dies entspricht im Impulsdiagramm der Zeit zwischen t2 und t3.





Bild 5.6.1.







Bild 5.6.2. U12 = RESET

U2 ändert erst wieder seine stabile Lage, wenn über den Reseteingang ein Rücksetzimpuls gegeben wird (t3 im Impulsdiagramm).

Dieser kann aber nur wirksam werden und den Ausgang zurücksetzen, wenn gleichzeitig die Eingangsspannung Ue1f7=U$ unter der eingestellten Triggerschwelle U6/, liegt.
Der Resetimpuls wird auf den Inhibiteingang 12 des TCA 965 gegeben.
Über diesen Eingang kann der zugehörige Ausgang 14 des TCA 965 unabhängig vom Eingangszustand geschaltet werden.
Nach dem Zeitpunkt t3 ist der Ausgangszustand des Flip-Flop wieder erreicht (Zeitpunkt t, ).

Der Ausgang UZ bleibt nur solange in dieser stabilen Lage, bis die Eingangsspannung den jetzt an Anschluß 6, 7 liegendenTriggerpegel U6/~ überschreitet.
Triggerschwelle mit P zwischen 1,5 V und U,o einstellbar.

Bauteileliste zu Schaltung 5.6.1.
Fensterdiskriminator-IS  TCA 9651

Diode BAY 61




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5.7. Schmitt-Trigger für invertierenden oder nichtinvertierenden Betrieb  mit TCA 965

Der Schmitz-Trigger ist eine bistabile Schaltung, die beim Überschreiten einer bestimmten Eingangsspannung UE, kippt und beim Unterschreiten einer Eingangsspannung UEZ wieder zurückkippt (Bild 5.7.1.).

Eine wichtige Anwendung des Schmitz-Triggers besteht in der Umwandlung einer Eingangsspannung beliebiger Kurvenform in eine rechteckförmige Ausgangsspannung mit definierter Amplitude und Schaltzeiten (Bild 5.7.2.).
Diese Funktion läßt sich in einfacher Weise mit dem TCA 965 realisieren.




Bild 5.7.2.





Bild 5.7.3.



Die Schaltung zeigt Bild 5.7.3. Im Prinzip handelt es sich um eine Schaltung mit vergrößerter Kantenhysterese, wobei der Eingang 7 mit Masse verbunden und daher unwirksam ist.

Gegenüber Schmitt-Triggern mit Einzeltransistoren oder OP bietet diese Schaltung den Vorteil, daß Schwelle (P,) und Hysterese (Pz) unabhängig voneinander einstellbar sind.
Bei Verwendung der Referenz U,o oder einer anderen Konstantspannung sind Schwelle und Hysterese von der Batteriespannung unabhängig.
Eine optimale Entkopplung von Ein- und Ausgängen sowie der Eingänge untereinander ist ebenfalls gegeben.

Die Schaltung arbeitet je nach Verwendung von Ausgang U13 oder U14 als invertierender (U14) oder nichtinvertierender (U13) Schmitt-Trigger.

Dimensionierung
P,
Schaltpunkte
UE, = Ü6+U9~ UE2 = V6~
Hysterese UH =U9; 0,2 V bis 1 V, einstellbar;
Bedingung
R, +P, + RZ+PZ =10 mA

Bauteileliste zu Schaltung 5.7.3.
Fensterdiskriminator IS TCA 965



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5.8. Monostabile Kippstufe mit TCA 965
Die Schaltung (Bild 5.8.1.) ist eine Abwandlung der in 5.4. besprochenen Schaltung.

Die Referenzspannung U5 ist mit dem Anschluß 8 verbunden.
Ist die Eingangsspannung UE =U6 kleiner als die Spannung U5=U8, so gibt der Ausgang 14 L-Pegel ab (siehe Bild 5.4.1.).

Anschluß 2 führt dabei H-Pegel.

Steigt nunmehr die Eingangsspannung UE =U6 an, dies entspricht einer fallenden Spannung U$ in Bild 5.4.4., so schalten die Ausgänge bei U6=U$=U5 um.

Gleichzeitig bekommt der Anschluß 7 nicht mehr über den Widerstand R, und die Diode D3 die doppelte Referenzspannung, sondern die Spannung U, fällt jetzt stetig mit der Zeitkonstante t~s1 ti60 x Ct ab.

Wird parallel zur Diode noch ein Widerstand Rt geschaltet (~10 M S2), beträgt die Zeitkonstante t.^;0,7 x Rt~M~~ x C~1uF1.
Ein Umschalten der Ausgänge erfolgt nach Bild 5.4.4. erst dann, wenn die Spannung U,=U$ ist.

Dann geht der Ausgang 14 auf L-Pegel, der Ausgang 2 wieder auf H-Pegel.

Die doppelte Referenzspannung von Anschluß 10 kann den Kondensator Ct wieder über R, und D3 laden. U, steigt a n.


Bild 5.8.1.







Bild 5.8.2. zeigt das Schaltverhalten, wenn der Eingangsimpuls kürzer als die Zeitkonstante des Monoflops ist (links),

bzw. wenn die Impulsdauer länger als die Zeitkonstante des Monoflops ist (rechts).

In diesem Fall schaltet nämlich der Ausgang erst dann wieder zurück, wenn U6<U5 wird.
Bauteileliste zu Schaltung 5.8.
Fensterdiskriminator-IC  TCA 9653

Dioden BAY 61

MKH-Schichtkondensator   B32560-

Wert nach Formel




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5.9. Spannungsüberwachung für 12V Kfz-Batterie mit TCA 965

Die Überwachung oder Kontrolle einer Spannung ist eine sehr einfache Anwendung des Fensterdiskriminators.

Da die Meßgröße bereits als Spannung vorliegt, ist kein spezieller Fühler notwendig.

Bild 5.9. zeigt als Beispiel eine Batteriespannungsüberwachung für Kfz.

Aus dem Spannungswert einer Batterie kann man auf den Ladezustand schließen.

Bei einem 12V Bleiakku gelten folgende Spannungswerte:
UBatt < 11,5 V
Veacc >14,5 V
11,5V < Ueacc <14,5V
Akku leer
Akku ist überladen
Akku in Ordnung

Der Leer- sowie der Überladungszustand der Batterie wird jeweils durch rotleuchtende LED angezeigt.

Ist die Batterie in Ordnung, so leuchtet eine grüne LED auf.

Da die Batteriespannung sich langsam ändert, kann es in den Schaltpunkten zu unerwünschten Schwingungen kommen.

Aus diesem Grund wurde eine Hysterese von 60 mV vorgegeben.

Mit den beiden Potentiometern können die Ansprechwerte genau eingestellt werden.


Bild 5.9.



Bauteileliste zu Schaltung 5.9.
1 Fensterdiskriminator IS  TCA965
1 Leuchtdiode  LD37 gn
2 Leuchtdioden  LD30 rt



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5.10. Temperaturschutzschaltung mit Eigensicherung mit TCA 965

Viele Maschinen sind für einen bestimmten Betriebstemperaturbereich ausgelegt, bei dem sie optimal und wirtschaftlich arbeiten.

Überlastung und damit Erwärmung über die zulässige Betriebstemperatur können zur Zerstörung oder mindestens zu einer verkürzten Lebensdauer dieser Anlagen beitragen.
Eine Temperaturschutzschaltung nach Bild 5.10. verhindert dies.

Als Thermofühler für die zu überwachende Maschine wird ein Heißleiter R„ eingesetzt.
Zur galvanischen Trennung zwischen Schutzschaltung und Maschine wird ein Relais verwendet.
Schaltungsfunktion: Irrstörungsfreien Zustand und bei Betriebs-Solltemperaturist die Maschine über das Relais eingeschaltet.

Die über den Heißleiterfühler RH ermittelte Eingangsspannung, die der zu überwachenden Maschinentemperatur entspricht, liegt im Fenster.

In jedem anderen Fall ist das Relais abgefallen und die Maschine ausgeschaltet.

Dies gilt für Übertemperatur (Eingangsspannung UE unterhalb des Fensters), Fühlerkurzschluß (UE unterhalb), Fühlerbruch (UE oberhalb) und Stromausfall der Schutzschaltung.
Die Schaltung erfüllt damit die wichtige Forderung der Eigensicherheit.



Bild 5.10.



Bauteileliste zu Schaltung 5.10.
1 Fensterdiskriminator IC TCA 965
1 Diode  BAY 61
1 Heißleiter  K11 10% 20 k
1 Relais Kleinschaltrelais  PR ~ 1200 S2 220V 50Hz   V23017-B0010-A101





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5.11. Motor-Temperaturanzeige mit LED und Fensterdiskriminator TCA 965
Bei diesem Anwendungsbeispiel wird der integrierte Fensterdiskriminator TCA 965 als Schwellwertschalterzur Anzeige von drei Temperaturbereichen mit verschiedenfarbigen Lumineszenzdioden verwendet (Bild 5.11.).

Die interne Spannungsstabilisierung, die mit maximal 10 mA belastbar ist (U,o~6 V), ermöglicht auch die Versorgung des Temperaturfühlers, so daß zusätzliche Stabilisierungsmaßnahmen entfallen.

Die Ausgänge schalten über einen Vorwiderstand direkt die Lumineszenzdioden.

Von den unzähligen Möglichkeiten, diese Temperaturanzeige anzuwenden, wurde das Beispiel einer Kfz-Motortemperaturanzeige gewählt.

Das bisherige Anzeigeinstrument wird durch verschiedenfarbige LED ersetzt.
Anzeige von drei Temperaturbereichen:  1 -40 bis +34 °C
Untertemperatur: gelbe LED leuchtet,    2  +34 bis +98 °C
Normaltemperatur: grüne LED leuchtet, 3  > 98°C
Übertemperatur: rote LED leuchtet



Bild 5.11.

Die Schaltschwellen für die Anzeigebereiche sind mit den an die Eingänge 6 (Schwelle zwischen Bereich 1 und 2)

und 7 (Schwelle zwischen Bereich 2 und 3) angelegten Festspannungen frei wählbar.
Ein Abgleich ist nicht notwendig, wenn Widerstände mit 1 % Toleranz für R,, R2, R3, R6 und R, verwendet werden.
Die Toleranz der stabilisierten Spannung (U,o) geht nicht in die Meßgenauigkeit ein.
Die Toleranzen des Heißleiters M 832 S1 /9,5 k verfälschen die Anzeige bei +34 °C und +98 °C um etwa ~3 °C.
Wird die Zuleitung zum Temperaturfühler unterbrochen, so leuchtet die gelbe LED.
Bei kurzgeschlossenem Fühler leuchtet die rote LED.
Schaltungsbeschreibung
Mit dem Teiler R,, RZ und R3 sind die zwei Schaltschwellen U, (untere Schaltschwelle) und U6 (obere Schaltschwelle) des Fensterdiskriminators festgelegt.

Ist die Meßtemperatur < +34 °C, dann ist der Heißleiter
M 832 S1 /9,5k verhältnismäßig hochohmig, und die dem Eingang 8 zugeführte Meßspannung ist höher als die Schwellspannung U6.

Der Ausgang 14 ist leitend, so daß die gelbe Lumineszenzdiode leuchtet.

Bei +34 °C wird der Heißleiter niederohmiger, U$ fällt unter die Schwellspannung U6, und es wird auf die grüne LED umgeschaltet.

Die rote LED leuchtet, wenn bei +98°C die Meßspannung U$<U, wird. Schalthysterese
Der Fensterdiskriminator schaltet an den zwei Schwellen U, und U6 wie ein Schmitt-Trigger mit kleiner Hysterese.

Bei dem vorgesehenen Einsatz ist mit Kfz-Störspannungen zu rechnen.

Die Schalthysterese wurde daher extern um die Spannung U9 erhöht, d.h. um den Betrag von U9 wird die Schalthysterese symmetrisch verbreitert.

U9 wird dem Eingang 9 nur dann zugeführt, wenn Ausgang 3 gesperrt ist.

Dies ist nur im Temperaturbereich II der Fall.

In den anderen Bereichen (I und III) ist der Ausgang 3 leitend und U9 daher kurzgeschlossen.

U9 ergibt sich aus: u9- U, o Ra R4+R5
Ist die zusätzliche Schalthysterese unerwünscht,

d.h. treten bei anderen Anwendungen keine nennenswerten Störungen auf, so ist der Anschluß 9 des TCA965 auf 0V zu legen.
Die Z-Diode BZY 97 C 22 schützt den TCA 965 vor positiven und negativen Störspannungsspitzen aus dem Kfz-Bordnetz.



Technische Kurzdaten TCA 965
Funktionsbereich (T~ _ +25 °C)  4,75 bis 27 V

Stromaufnahme, typ.  5 mA

Umgebungstemperatur in Betrieb  -25 bis +85 °C

Ausgangsstrom 2, 3, 13, 14, maximal  50 mA

Maximale Belastung von U,o  10 mA

Bauteileliste zu Schaltung 5.11.
1 Fensterdiskriminator IC   TCA 965

1 LED  LD 55 A gelb

1 LED  LD 57 A grün

1 LED  LD 41 A rot

1 Z-Diode   BZY 97 C 22, 1,5 W, f 5%

1 Heißleiter  M 832 S1 /9,5k

1 Aluminium-Elektrolytkondensator  10uF/25 V- 841 31 3-651 06-Z

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5.12. Dreipunkt-Temperaturregler mit TCA 965

Die Schaltung zeigt Bild 5.12. Als Temperaturfühler dient der Heißleiter RH.

Der nichtlineare Kennlinienverlauf des Heißleiterwiderstandes über die Temperatur wird mit den Widerständen R, und Rz linearisiert.

Man erreicht damit einen linearen Widerstands-Temperaturverlauf über ca. f 20 K.
Die Einstellung des Fensters erfolgt über die Fenstermitte und die halbe Fensterbreite.
Befindet sich die Eingangsspannung UE=U6„ innerhalb des Fensters, so sind sowohl Heizung als auch Kühlung ausgeschaltet.

Liegt UE dagegen über oder unterhalb des Fensters, so ist entweder Heizung oder Kühlung in Betrieb.
Der Totbereich, den das Fenster darstellt, und damit die Genauigkeit der Regelung, läßt sich mit PZ einstellen.

Wegen der unvermeidlichen Totzeiten bei Temperaturregelungen kann die Genauigkeit nicht beliebig hoch gemacht werden.
Die Fenstermittenspannung U$ stellt den Temperatursollwert dar, der mit P, um f20 K um einen Mittelwert einstellbar ist.
Aus Stabilitätsgründen wird mit R, eine kleine Schalthysterese eingeführt, die unerwünschte Schwingungen im Schaltmoment vermeidet.





Bild 5.12.



Dimensionierung
Temperaturbereich der Solltemperatur: 40°C~20 K.
Linearisierung des Heißleiters
Heißleiter R„ : K 11 /200 k52
R, =82 k52; Rz=220 k52;
U,o=13 V (wird mit P3 eingestellt)
P3 =10 k52
Totbereich
R5 =12 k52; R6 =5052; P2 =25052;
Mit P2 =25052 läßt sich ein Totbereich von 1 K bis 5 K einstellen.
Sollwerteinstellung
R3 =2,2 k52; R4=1 k52; P, =10 k52;
Mit P, =10 k52 läßt sich die Solltemperatur im Bereich von 40°Cf20 K
einstellen.
Schalthysterese
R6 +PZ =20052; R,=2,7 k52;
U„~15 mV

Bauteileliste zu Schaltung 5.12.
1 Fensterdiskriminator IC  TCA 965

2 Dioden  BAY 61

2 Kleinschaltrelais  PR1200   V23017-60010-A101

1 Heißleiter   K11 10%200k



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5.13. Nachlaufregelungen mit Gleichstrommotor als Stellglied mit TCA 965

Im Gegensatz zu der im Abschnitt 5.12. beschriebenen Festwert-Temperaturregelung handelt es sich bei Nachlaufregelungen um sogenannte Folgeregelungen.
Der Istwert der Regelgröße folgt einer Soll- oder Führungsgröße, er läuft nach.

Das Blockschaltbild einer Nachlaufregelung zeigt Bild 5.13.1.

Der TCA965 arbeitet auch hier als Dreipunktregler, der Regelgröße (Istwert) und Führungsgröße (Sollwert) vergleicht sowie eine Steilgröße zur Ansteuerung des Stellgliedes erzeugt.

Die zu regelnden Größen sind meist mechanische Größen, zum Beispiel Winkelstellungen.

Der Regelkreis setzt sich daher normalerweise aus mechanischen, elektromechanischen und elektronischen Einheiten zusammen.



Bild 5.13.1.



Bei einer guten Nachlaufregelung ist der Torbereich und damit die Genauigkeit über den gesamten Regelbereich konstant.

Diese Konstanz wird auch von einer eventuell notwendigen Schalthysterese verlangt.
In Nachlaufregelungen mit dem TCA 965 werden diese Forderungen ohne großen externen Bauteileaufwand erfüllt.







Bild 5.13.2.



Der Gleichstrommotor stellt ein einfaches und billiges Stellglied für Nachlaufregelungen dar.

Zusammen mit dem TCA 965 als Regler erhält man damit eine sehr universell verwendbare Anordnung für elektromechanische Regelkreise.

Bild 5.13.2. zeigt die Schaltung des Reglers einschließlich Motor.
Das Fenster wird über die Mittenspannung U$ und die halbe Fensterbreite Ug eingestellt.
Soll- und Istwert stehen in Form einer Spannung am Mittelabgriff (Schleifer) des Soll- und Istwertpotentiometers zur Verfügung.

Beide Potentiometer liegen an einer konstanten Spannung U10.

Das Istwert-Potentiometer ist mechanisch mit dem Motor gekoppelt.

Mit Ptot stellt man den Totbereich (2 x U9) ein.

Eine eventuell notwendige Hysterese erreicht man mit R,,,,.
Der Motor M ist in einer Brückenschaltung T, bis TQ angeordnet, die von den Ausgängen 2 und 14 des TCA965 angesteuert wird.
Befindet sich der Istwert der Regelgröße U6„ innerhalb des Fensters, so liegen die Ausgänge 2 und 14 an +US.

Der Motor steht still; er ist über T, und TZ kurzgeschlossen.
Geht nun z. B. U$ in positive Richtung (neue Sollwertvorgabe), dann bekommt Ausgang 14 Massepotential, Ausgang 2 bleibt auf +Us .



T, und T3 werden leitend, TZ und T4 gesperrt; durch den Motor fließt Strom in die Richtung, daß sich die Last und der Schleifer des Istwertpotentiometers in Richtung Sollwert drehen.

Sobald der Istwert U6„ ins Fenster kommt, geht Ausgang 14 nach +Us und der Motor wird über T, und TZ kurzgeschlossen.

Durch das Kurzschließen erreicht man kürzere Bremszeiten des Motors, was sich in einer größeren Genauigkeit des Systems auswirkt.
Die an den Inhibiteingängen liegenden mechanischen Kontakte stellen Anschläge dar, die den Motor abschalten, wenn er die vorgegebene Endstellung erreicht.

Auch kontaktlose Schalter, wie Hall-IS oder Näherungsschalter, sind möglich.
Mit der gegebenen Konstanz und Einsteilbarkeit von Hysterese und Torbereich im gesamten Regelbereich läßt sich jede Nachlaufregelung so einstellen,

daß unter den gegebenen Bedingungen ein Optimum bezüglich Genauigkeit, Steilzeit und Stabilität des Regelkreises erreicht wird.
Dimensionierung
Im Interesse einer großen Genauigkeit ist darauf zu achten, daß Sollund Istwertpotentiometer möglichst den gleichen Linearitätsverlauf haben.
Die Transistoren T, bis T4 sind für die Betriebsspannung US und die auftretenden Motorströme im Lastfall auszulegen.
Beim Umsteuern des Motors tritt eine Induktionsenergie auf, die durch Inversdioden abgeleitet werden muß.

Bei Darlingtontransistoren der Serie BD 644, 645 sind diese Inversdioden bereits integriert.

Die Belastung des TCA 965 ist Buch Verwendung von Darlington außerdem sehr gering.
Um die Transistoren T3 und T4 sicher zu sperren, wenn Ausgang 2 oder 14 auf +US liegt, sind die Z-Dioden Z, und ZZ notwendig.

Gewähltes Dimensionierungsbeispiel
Motor: Gleichstrommotor
Typ Dunkermotor GK 26
1 5 bis 36 V/0,27 A max.
1500 bis 9000 U/min
Getriebe mit Untersetzung 1 :250
T,, T2 : BD 645
T3, Ta : B D 644
An Ausgang 2 und 14 soll ^- ZS liegen, wenn diese Ausgänge sperren.



Der Totbereich=2~Ug kann mit Ptot auf max. 600 mV eingestellt werden.
Der für einen stabilen Regelbetrieb notwendige Totbereich und eine vielleicht erforderliche Hysterese werden am besten in praktischen Versuchen ermittelt,

da die Stabilität des Regelkreises vom Gesamtaufbau (TCA 965, Potentiometer, Motor, Getriebe) abhängt.
Für R,,Y nimmt man zunächst ein 10-ki2-Potentiometer, das nach Fertigstellung und Abgleich des Regelkreises durch einen Festwiderstand ersetzt wird.
Genauigkeit (in %von der Referenz)
F%=
2R2
100
R; + R Z
R; und RZ sind in Bild 5.13.3. definiert.
Bei kleinen Steilzeiten und passender Getriebeuntersetzung lassen sich mit der Schaltung Genauigkeiten von 1 bis 2% erreichen.

Bauteileliste zu Schaltung 5.13.
1 Fensterdiskriminator IC TCA 965
2 Darlingtontransistoren  B D 644
2 Darlingtontransistoren  B D 645
2 Z-Dioden   BZX 97 C 18
1 MKH-Schichtkondensator  0,1uF~ 20% 100 V- 632560-61104-J











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5.14. Nachlaufregelung mit Magnetventilen für Hydraulikantrieb  mit TCA 965

In der Schaltung Bild 5.14. wird als Stellglied ein Hydraulikantrieb verwendet.
Die Funktion der Schaltung ist im Prinzip die gleiche wie in Bild 5.13.2.

Eine mechanische Last soll selbsttätig einer Führungsgröße (Sollgröße) möglichst schnell und genau folgen.

Bei der Regelgröße handelt es sich wieder um eine Winkelstellung oder eine bestimmte lineare Position der Last.
Der Sollwert der Regelgröße, der mit der Spannung am Schleifer des Sollwert-Potentiometers identisch ist, wird mit dem Istwert (Stellung der Last) verglichen.

Der Schleifer des Istwert-Potentiometers ist mechanisch mit der Hydraulik gekoppelt.

Die Schleiferspannung U$ entspricht daher dem Istwert. Mit PL°t wird der Totbereich (2 x U9) eingestellt.
Befindet sich der Istwert der Regelgröße im Totbereich, so sind beide Magnetventile MV1 und MV2 stromlos.
Kommt der Istwert durch eine Sollwertänderung aus dem Totbereich, so wird eines der Magnetventile Strom führen.

Die entsprechende Steuerleitung wird geöffnet und der Kolben des Hydraulikantriebes verschiebt die Last in Richtung Sollgröße.

Liegt der Istwert wieder im Totbereich, so wird das Magnetventil abgeschaltet und der Kolben kommt zur Ruhe.
Die Dioden D, und D2 schützen die Transistoren T, und T2 vor Spannungsspitzen beim Abschalten der Magnetventile.

Der Einstellvorgang läuft wie beim Gleichstrommotor ab.

Totbereich und Hysterese lassen sich am einfachsten am Gesamtaufbau ermitteln.





Bild 5.14.




Bauteileliste zu Schaltung 5.14.
1 Fensterdiskriminator IS TCA 965
2 Darlingtontransistoren BD 644
2 Dioden 1N4001
1 MKH-Schichtkondensator 0,1uF +/- 5% 100V- 832560-61104-J




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5.15. Widerstandstoleranzmessung mit TCA 965
Die Fenstermitte, gegeben durch den Spannungsteiler R6 und R,, wird an Anschluß 8 gelegt.

Die Fensterbreite ist durch U9 gegeben.

Mit der Dimensionierung des Widerstandes R9=222, dies entspricht einer Fensterbreite von ca. 64 mV bei +Us=12 V, stößt man bereits an die untere Grenze der Fensterbreite des TCA 965.

Kleinere Fensterbreiten sollten aus Genauigkeits- und Stabilitätsgründen nicht genommen werden.
Meßobjekt und Vergleichswiderstand bilden zusammen mit den Vorwiderständen R, und P3 den zweiten Spannungsteiler, der auf die miteinander verbundenen Anschlüsse 6 und 7 führt.

Zum Abgleich von P3 wird statt des Meßobjektes ein sehr genauer Widerstand, dessen Widerstandswert dem späteren Meßobjekt entspricht, angeschlossen.

Der entsprechende Vergleichswiderstand wird eingestellt und P3 abgeglichen.

In der hier gezeigten Dimensionierung ist die Schaltung für Widerstände von 3-30 kf2 als Meßobjekt geeignet.

Für kleinere Widerstände müssen R, und P3 entsprechend verkleinert werden.

Dabei ist die Belastungsgrenze der Widerstände durch die Spannung U 5=12 V zu beachten.
Die Genauigkeit der Messung hängt bei kleiner Fensterbreite von der Toleranz der Widerstände R6 und R, ab, wenn nicht vorher mit einem Vergleichsmeßobjekt geeicht wurde.

Die Fensterbreite für die Messung kann entsprechend der gesetzten Toleranz durch Vergrößerung von R9 erhöht werden.
Da die Ausgänge des TCA 965 mit 50 mA belastbar sind, können Relais oder LED's direkt angesteuert werden.





Bild 5.15.



Bauteileliste zu Schaltung 5.15.
1 Fensterdiskriminator IS TCA 965
2 MKH-Schichtkondensatoren  0,1 pF 100 V      641313-A7105-V

2 Elektrolytkondensatoren  1 uF/40 V                632560-B1104-J

1 Leuchtdiode  LD 30

Seite 99
5.16. Temperaturregler mit TCA 965 und K 274 für -10° bis +20 °C
Für allgemeine Anwendungen, insbesondere für die Regelung einer Raumoder Behältertemperatur wurde die Schaltung nach Bild 5.16. entwickelt.
Als Fühler wird der metallgekapselte Heißleiter K 274 S1, welcher in Luft und in Flüssigkeit verwendet werden kann, eingesetzt.

Die Signalverstärkung übernimmt der Fensterdiskriminator TCA 965 mit einem nachgeschalteten pnp-Transistor.

Mit der gezielten Eingangsteilerdimensionierung erreicht man eine Erkennung einer Fühlerunterbrechung.

Die Unterbrechung wird durch eine gelbe Leuchtdiode (LEDge) angezeigt.

Dabei ist das Relais, wie bei zu hoher Ist-Temperatur (grüne Leuchtdiode), abgefallen.
Bei zu niedriger Temperatur zieht das Relais an (rote Leuchtdiode).

Mit dem Relais können Heizleistungen bis 2 x 1,5 kW geschaltet werden.

Die Soll-Temperatur wird mit dem Potentiometer R eingestellt.

Technische Daten
Betriebsspannung           220 V~
Betriebsgleichspannung    12 V
max. Relaisstrom           200 mA
Ansprechtemperatur        -10 °C bis +25 °C
Schalthysterese       max. 15 mV (~ 1 °C)
Schaltleistung mit Schaltrelais    15 2 x 1,5 kW~




Wickeldaten für Netztrafo M42 =4.300 Wdg.  0,1mm Cul   240Wdg. 0,45mm CuL

Bauteileliste zu Schaltung 5.16.
1 Fensterdiskriminator IC TCA 965
1 Transistor BC 327
1 Brückengleichrichter B 2805 B 30 C 900
1 Diode 1 N 4001
3 Leuchtdioden LD 41, LD 55, LD 57
1 Elko  2200 uF/16 V
1 Netztrafo M 42 für 12V  15   B41010-D4228-T
1 Schaltrelais   V23009-A0006-A101

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ELO 1977/12/39 Print  Ladeschaltung

Schaltbeispiele SIEMENS 77/78 Seite 86, 87, 88

Halbleiterheft elektor 1978 Seite 7-40  7-55

elektor 1978-11 Seite 65

TREND elektronik 1978 Seite 240

itm -praktiker 1981/21/12  (1A)

Professionelle Schaltungstechnik Band 1  Franzis-verlag d. Nührmann

1.20 Zufallsgenerator mit TCA 965                                                    Seite 35
3.6   Monostabile Kippstufe mit TCA 965                                           Seite 58
3.8   Serienschaltung von mehreren TCA 965                                   Seite 61

3.9   Fensterdiskriminator TCA 965 mit RS Speicherfunktion            Seite 63
3.10 Hystereseverkleinerung beim Fensterdiskriminator TCA 965    Seite 64

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Fensterdiskriminator IC   SIEMENS TCA 965 B AUSTRIA

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691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0034 Frequenzvariabler Multivibrator § TCA965_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0036 Zufallsgenerator § AA118 BAY61 TCA965 LEDrt LEDgn_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0058 Monostabile Kippstufe mit TCA965 § BAY61 TCA965_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0060 RS-Flipflop mit einstellbarer S-Triggerschwelle § BAY61 TCA965_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0061 Serienschaltung von mehreren TCA965 § 3xTCA965 5LEDs_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0063 Fensterdiskriminator TCA965 mit RS Speicherfunktion § BAY61 7400_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0064 HystereseVerkleinerung beim Fensterdiskriminator TCA965 § TCA965_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0065 FrequenzTeiler mit monostabilen Kippschaltungen 10kHz § TCA965_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0079 Schmitt-Trigger für inv. oder nichtinvertierenden Betrieb § TCA965_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0097 Zeitgeber 0..18s mit 10s Vorlaufzeit § BAY45 LD57 BZX83C12 TCA965_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl3-$0655 Codierschaltung mit Fensterdiskriminator § 5Ta TCA965 BC160-6 Rel.12V_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl3-$0667 Lichtschranke – Durchgangsrichtung § BRY56 CQY77 BP104 TCA971 TCA965_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl3-$0760 Dreipunkt-Temperaturregler § TCA965 2xRel.24V_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl3-$0761 Temperaturregler mit K274 für -10..+20°C § NTC10k TCA965 BC327 Rel._1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl3-$0799 Flüssigkeitsniveauerfassung mit Kaltleiter § P430E11 TCA965 BD646_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl4-$1017 Widerstandstoleranzmessung – Brückenschaltung § TCA965 Rel.400R LED_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl4-$1045 Nachlaufregelung mit Gleichstrommotor als Stellglied § TCA965 BD645_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl4-$1076 Kfz-Motor Temperaturanzeige mit LED § NTC TCA965 3LEDs_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl4-$1083 Spannungsüberwachung 12V Kfz-Batterie +++ (UGW-IO-OGW) § TCA965 3LEDs_1a.gif
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0034 Frequenzvariabler Multivibrator 90Hz..1kHz § TCA965_1a.pdf
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0035 Zufallsgenerator § BAY61 AA118 TCA965_1a.pdf
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0058 Monostabile Kippstufe, MMV § BAY61 TCA965_1a.pdf
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691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0078 Schmitt-Trigger für inv. oder nichtinvert. Betrieb § TCA965_1a.pdf
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl1-$0097 Zeitgeber 0..18s mit konstanter Vorlaufzeit von 10s § TCA965_1a.pdf
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl3-$0655 5-Schalter Codierschaltung § TCA965 BC160_1a.pdf
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691_c_Appl.-z_Bd01-Tl3-$0760 Dreipunkt-Temperaturregler § PTC TCA965 Rel._1a.pdf
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691_c_Appl.-z_Bd01-Tl3-$0782 Temperaturschutzschaltung mit Eigensicherung § PTC TCA965 Rel._1a.pdf
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl3-$0799 Eigensichere Flüssigkeitsniveauerfassung § PTC TCA965 2LEDs Rel._1a.pdf
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691_c_Appl.-z_Bd01-Tl4-$1076 Kfz-Temperaturanzeige mit Fensterdiskriminator § NTC TCA965 2LEDs_1a.pdf
691_c_Appl.-z_Bd01-Tl4-$1083 Spannungsüberwachung, 12V Kfz-Batterie (UGW-IO-OGW) § TCA965 3LED_1a.pdf
692_c_Appl.-z_Bd02-Tl3-$0835 3-fach Anzeige des Ladezustands (UGW-IO-OGW) +++ § TCA965 3xLED_1a.gif
695_c_Appl.-z_Bd05-Tl0-$0655 Einfache TemperaturAnzeige 9V § NTC TCA965 3LEDs_1a.gif
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493_b_Text-x_VHS3.4.39 TCA965 als Schwimmender Fensterkomparator_1a.pdf
493_b_Text-x_VHS3.4.50 TCA965 als Widerstandstoleranzmessung_1a.doc
493_b_Text-x_VHS3.4.52 TCA965 als 12V Akkuspannungswächter (UGW-IO-OGW) § TCA965_1a.pdf
493_b_Text-x_VHS3.4.53 TCA965 als Doppel-Alarm für offene oder geschlossene Schleife_1a.doc
493_b_Text-x_VHS3.4.54 TCA965 als Modellbau-Akku Ladegerät 8 Zellen 1,2Ah_1a.pdf
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493_b_Text-x_VHS3.4.56 TCA965 als Zufallsgenerator, LED blinken zufällig_1a.doc
692_c_Appl.-z_Bd02-Tl3-$0835 3-fach Anzeige des Ladezustands (UGW-IO-OGW) +++ § TCA965 3xLED_1a.gif

x914_d_#82-7s76-x_ Doppel-Alarm mit TCA965 (erkennt Leitungsunterbrechung und Überbrückung)_1a.pdf
Schwimmender Fensterkomparator (Fenster folgt langsamen Signaländerungen) H. Gulitz
Komparatoren werden in der Schaltungstechnik eingesetzt, um Meßsignale mit einer Referenzspannung zu vergleichen.

Je nachdem, ob die zugeführte Spannung größer oder kleiner als die Spannungsreferenz ist, wird der Ausgang des Komparators positiv ("1") oder negativ ("0").

Schaltet man zwei Komparatoren mit unterschiedlichen Bezugsspannungen zusammen, erhält man einen Fensterkomparator.

Das "Schaltfenster" entspricht der Spannungsdifferenz der beiden Referenzspannungen.
In der Praxis wird das Fenster über zwei Potentiometer eingestellt:

das Fenster und damit die Schaltschwellen sind festgelegt.

Ein automatisches oder "schwimmendes" Fenster, das sich ungewollten Meßsignaländerungen anpaßt, erhält man nicht.

Liefert zum Beispiel ein Fotowiderstand das Meßsignal, so muß sich ein Schaltfenster den veränderbaren Lichtverhältnissen anpassen können.
Bei dieser Schaltung wird die Referenzspannung von der Signalspannung abgeleitet.

Mit einer "langsamen" Signaländerung verschiebt sich auch die Referenzspannung:

das eingestellte Fenster "schwimmt".

Für dieses Verhalten sorgen die Kondensatoren C1 am invertierenden Eingang von A1 und C2 am nichtinvertierenden Eingang von A2.

Die beiden Kondensatoren speichern quasi die "Signalhöhe".

Steigt die Spannung am nichtinvertierenden Eingang von A1 an, schaltet das IC durch.

Der invertierende Eingang kann wegen des Kondensators nur verzögert folgen.

LED D1 leuchtet deshalb auf.

Das gleiche geschieht bei A2, wenn die Signalspannung abfällt.

Entsprechend leuchtet dann D2 auf.
Über die Entkoppeldioden D3 und D4 kann man noch eine kleine Transistorschaltstufe mit einem Relais anfügen.

Das Relais zieht an, wenn sich die Eingangsspannung ändert.

Wegen der variablen Eingangsspannung läßt sich dieser Fensterkomparator auch gut für Einbruch-Alarmanlagen verwenden (Bild 1b).

An den Eingang lassen sich mehrere Unterbrecherkontakte (R13/ S1-R14) in Serie anschließen.

Wird S1 geöffnet oder die Kombination S1 /R14 überbrückt, gibt der Fensterkomparator Alarm.

Damit die Alarmanlage nicht überlistet wird, muß R14 im Schaltgehäuse von S1 untergebracht sein.

Wenn nur S1 kurzgeschlossen wird, gibt es keinen Alarm.

Die Empfindlichkeit des "schwimmenden" Fensterkomparators wird durch das Verhältnis der Widerstände R2 zu R3 und R5 zu R6 bestimmt.

Bei den Werten aus dem Schaltbild ist das Verhältnis 1 zu 100.

Ist die Eingangsspannung zum Beispiel 3V, leuchtet die LED bereits bei einer (schnellen) Spannungsänderung von 30 mV auf.

Die Empfindlichkeit ist also auch von der Eingangsspannung abhängig.

Prinzipiell arbeitet die Schaltung zwi-schen 0V und der Betriebsspannung.

Wegen des verwendeten ICs sind aber nur Spannungen ab etwa 1V zuverlässig ausnutzbar.

Der Betriebsbereich ist zwischen 5V und 15V am besten.

Die Stromaufnahme beträgt wegen der LEDs bis zu 10mA.

Ein zusätzliches Relais muß an die Betriebsspannung angepaßt sein. 493_b_Text-x_VHS3.4.39 TCA965 als Schwimmender Fensterkomparator 87423-11_1a.pdf
https://www.elektormagazine.de/magazine/elektor-198707/48444 E. Böhmer D. Ehrhardt W. Oberschelp
Elemente der angewandten Elektronik:
Kompendium für Ausbildung und Beruf